紫金山尾矿回收明矾石与地开石的浮选试验研究.pdf

6 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 d o i 1 0 3 9 6 9 0 ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 6 ．0 1 6 紫金山尾矿回收明矾石与地开石的浮选试验研究 陈波1 一，涂剑锋1 ，邹来昌2 1 ．福州大学紫金矿业学院，福州3 5 0 1 0 8 ；2 ．低品位黄金综合利用重点实验室，福建上杭3 6 4 2 0 0 摘要针对紫金山铜矿铜硫浮选的尾矿进行了选矿工艺研究。采用抑明矾石浮地开石工艺，加入抑制剂淀粉、H Y 抑 制明矾石，十八胺捕收地开石；油酸钠作为明矾石的捕收剂，可以实现紫金山铜硫浮选尾矿回收地开石、明矾石，在淀粉用 量1 ．2k g ／t 、H Y 的用量1 7 5 虮、十八胺用量3 8 斫、矿浆p H7 ．5 、油酸钠2 1 0 矾时，可以得到地开石精矿品位为5 1 ．0 9 0 7 0 、明 矾石的含量为1 7 ．8 0 ％，明矾石精矿品位5 8 ．5 2 ％、地开石的含量为1 9 ．3 7 ％，达到工业用二级标准。 关键词紫金山铜矿；尾矿；明矾石；地开石；浮选 中图分类号T D 9 7 ；T D 9 2 6 ．4文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 6 0 0 6 2 0 4 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nF l o t a t i o no fA l u n i t ea n dD i c k i t ef r o mC o p p e rT a i l i n g si nZ i j i n s h a n C t t E NB o L2 ，T UJ i a n f e n 9 1 ，Z O UL a i c h a n g s 1 ．C o l l e g eo fZ i f i nM i n i n g ，A L z h o uU n i v e r s i t y ，F a z h o u3 5 0 1 0 8 ，C h i n a ；2 ．S t a t e K e yL a b o r a t o r yo fC o m p r e h e n s i v eU t i l i z a t i o no fL o w - G r a d eR e f a c t o r yG o MO r e s ， S h a n g h a n gF u j i a n3 6 4 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t A ne x p e r i m e n t a ls t u d yo ff l o t a t i o nw a sc a r r i e do u to nt a i l i n g so fc o p p e r s u l f u rf l o t a t i o ni n Z i j i n s h a nC o p p e rM i n e ．D i c k i t ea n da l u n i t ea r es u c c e s s f u l l yr e c o v e r e df r o mt h et a i l i n g sw i t hs t a r c ha n dH Y a sa l u n i t e d e p r e s s a n t ， s t e a r a m i n ea sd i c k i t ea sc o l l e c t o r ，s o d i u mo l e a t ea sa l u n i t ec o l l e c t o r ．D i c k i t e c o n c e n t r a t ec o n t a i n s51 ．0 9 ％o fd i c k i t ew i t h1 7 ．0 8 ％o fa l u n i t e ．a l u n i t ec o n c e n t r a t ec o n t a i n s5 8 ．5 2 ％o f a l u n i t ew i t h1 9 ．3 7 ％o fd i c k i t eo nt h ec o n d i t i o no ft h ed o s a g eo fs t a r c h1 ．2k g ／t ，H Y1 7 5 趴，s t e a r a m i n e 3 8g ／t ，s o d i u mo l e a t e2 1 0g ，t ，p Hv a l u e7 ．5 ，w h i c hi su pt ot h es e c o n ds t a n d a r di nt h ei n d u s t r y ． K e yw o r d s Z i j i n s h a nC o p p e rM i n e ；t a i l i n g ；d i c k i t e ；a l u n i t e ；f l o t a t i o n 紫金山铜矿浮选厂在回收铜、硫的同时产生了 大量的尾矿，尾矿产率在9 5 ％左右，尾矿中脉石矿 物主要为明矾石、地开石、石英等，尾矿中S O ，、 A 1 2 0 ，的含量分别占原矿的4 ．8 6 ％、11 ．7 ％，同时尾 矿中镓的含量较高，主要与明矾石、地开石伴生[ 1 ] 。 如何回收铜硫浮选尾矿中明矾石、地开石是紫金山 铜矿实现尾矿综合利用的关键所在。 国内外许多科研工作者对紫金山尾矿综合利用 开展了大量的研究工作[ 1 _ 5 ] ，紫金矿冶设计研究院 也对紫金山尾矿明矾石、地开石、石英分离浮选做 了大量的工作[ 6 ] ，在碱性条件下运用油酸钠作捕 收剂、水玻璃作抑制剂浮选明矾石，取得了较好的 试验效果，但是在试验中也存在许多问题，主要是 地开石与明矾石、石英不能有效分离，浮选条件苛 刻，不方便操作等。针对紫金山尾矿地开石、明矾 石的综合回收进行了浮选试验研究，实现地开石、 明矾石浮选回收的目的，为后续产品加工以及提 钾、镓工艺奠定基础。 i 铜硫尾矿性质 试验矿样直接取自紫金山金铜矿铜选矿厂的铜 硫尾矿，铜硫浮选尾矿化学多元素分析结果如表 1 所示。 表1铜硫浮选尾矿化学多元素分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n t s a n a l y s i s r e s u l t so ft h e t a i l i n g s o fC u - Sf l o t a t i o n | ％ 基金项目福建教育厅基金资助项目 J A l l 0 2 5 ；福州大学博士启动基金资助项目 X R C 1 1 2 1 收稿日期2 0 1 3 1 2 2 3修回日期2 0 1 4 - 0 9 1 5 作者简介陈波 1 9 7 5 一 ，男，吉林松原人，博士，副教授，主要从事多金属复杂硫化矿浮选分离技术、低品位金回收、尾矿综合利用等 方面的研究工作。 万方数据 2 0 1 4 年第6 期陈波等紫金山尾矿回收明矾石与地开石的浮选试验研究 6 3 从表1 可以看出紫金山铜硫尾矿主要脉石矿物 为石英、明矾石、地开石等，经计算尾矿中A 1 2 0 ， 品位为l1 ．7 2 ％，S O ，品位为4 ．5 8 ％，折合成地开石 的含量为1 7 ．8 7 ％，明矾石的含量为11 ．8 7 ％。 经试验分析得出明矾石主要与石英、地开石 连生或包裹，少数与黄铁矿伴生，共生关系比较 复杂。 由于紫金山铜硫浮选尾矿中明矾石与地开石的 化学式分别为K A I ，E s o 。] O H 、A 峪i 4 0 。。 O H 。，化 学式中都含有铝元素，在测试中需要经过产品中 A 1 2 0 ，、S O ，的含量来计算，明矾石与地开石的品位 计算公式如下 卢明矾石2 薷‰，1 0 0 ％ 卢地开石2 ‰p 厂盖‰， ／3 9 5 x 1 0 0 ％ 2 试验结果与讨论 2 ．1 地开石粗选条件试验 2 ．1 ．1 十八胺用量试验 根据测定明矾石、地开石、石英在不同矿浆条 件下吸附胺类捕收剂及油酸钠的量，确定在弱酸性 条件下用胺类捕收剂浮选地开石，通过不同条件试 验确定十八胺作为地开石的捕收剂，在矿浆浓度为 3 0 ％时、十八胺的用量范围在1 5 ．3 ～4 5 ．3 趴，十八 胺浮选地开石的结果如表2 所示。 表2 T a b l e2 十八胺的用量对地开石浮选的影响 E f f e c to fs t e a r a m i n e d o s a g e o nd i c k i t e flotation|％ 从表2 可以看出，随着十八胺用量的增加，产 品中A 1 2 0 ，的品位逐渐降低、s O ，的品位逐渐升高、 地开石精矿的产率逐渐增高，A 1 2 0 ，的作业回收率 逐渐增加，产品中S O ，的含量增加，说明在该条件 下地开石产品中的明矾石逐渐增多，可能是随着十 八胺用量的增加，十八胺吸附在明矾石的表面量增 加，部分明矾石浮选到地开石精矿中。通过试验综 合分析确定十八胺的用量为3 0 ．5 趴，此时地开石 产品的含量为3 8 ．1 1 ％，明矾石的含量为1 8 ．2 6 ％。 2 ．1 ．2 矿浆浓度试验 浮选矿浆浓度是影响紫金山地开石、明矾石、 石英分离的主要因素，试验矿浆浓度控制在3 0 ％～ 5 0 ％，试验结果如表3 所示。 表3矿浆浓度对浮选地开石的影响 T a b l e3E f f e c to f p u l p c o n c e n t r a t i o n d i c k i t ef l o t a t i o n o nt h e ，％ 从表3 结果可以看出，随着浮选矿浆浓度的增 加，地开石精矿的产率逐渐增加，地开石中A 1 2 0 ， 的量也逐渐增加，主要是增加了粗颗粒的地开石的 回收，在矿浆浓度为3 0 ％～4 5 ％时，地开石产品中 S O ，的含量变化不多，说明地开石中明矾石的变化 不是很多，但是当矿浆浓度提高到5 0 ％时，地开石 产品中的S O ，的含量增加较多，表明地开石中明矾 石的含量增加，此时地开石与明矾石的含量分别为 3 7 ．1 3 ％、2 0 ．4 4 ％，在矿浆浓度为4 5 ％时地开石产 品中地开石的品位与明矾石的品位为3 9 ．0 4 ％、 1 8 ．1 6 ％，表明在矿浆浓度为4 5 ％时，地开石产品 中包含的明矾石含量较低，因此后续试验选择矿浆 浓度为4 5 ％作为后续浮选试验浓度。 2 ．1 ．3 抑制剂用量试验 明矾石、地开石、石英的分选主要是地开石与 明矾石的分离，但是由于地开石、明矾石可浮性相 近，必须在浮选过程中加入有效抑制剂才能进行分 离，在浮选矿浆浓度为4 5 ％、十八胺的用量为3 0 ．5 趴时，研究淀粉以及淀粉与H Y 组合用药对地开 石浮选的影响。 2 ．1 ．3 ．1 淀粉用量试验 淀粉的用量试验结果如表4 所示。 万方数据 6 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 表4淀粉用量对地开石浮选的影响 T a b l e4E f f e c to fs t a r c hd o s a g eo nd i c k i t ef l o t a t i o n ／％ 麓k g 学t 产品名称产率兰A 1 2 0 3S03罂A1203S 0 3I。叫 地开石粗精矿 1 3 ．2 42 1 ．7 48 ．4 12 4 ．5 62 4 ．3 1 ⋯ 尾矿8 6 ．7 61 0 ．1 94 ．3 27 5 ．4 47 5 ．6 9 地开石粗精矿 1 4 ．1 42 2 ．1 08 ．3 82 6 ．6 62 5 ．8 7 ⋯ 尾矿8 5 ．8 6l O ．0 14 ．2 87 3 ．3 47 4 ．1 3 ．．地开石粗精矿 1 5 ．3 92 3 ．8 08 ．2 63 1 ．2 52 7 ．7 6 ⋯ 尾矿8 4 ．6 19 ．5 24 ．4 96 8 ．7 56 6 ．8 3 ．． 地开石粗精矿 1 5 ．3 92 3 ．8 48 ．2 13 1 1 3 12 7 ．5 9 ⋯ 尾矿8 4 ．6 19 ．5 24 ．2 56 8 ．6 97 2 ．4 1 ，，地开石粗精矿 1 5 ．4 12 3 ．6 79 ．5 83 1 ．1 22 7 ．7 9 尾矿8 4 ．5 99 ．5 44 ．2 56 8 ．8 87 2 ．3 1 从表4 可以看出随着淀粉用量的增加，地开石 产品的产率逐渐增加，从1 3 ．2 4 ％增加到1 5 ．4 1 ％， 而地开石产品中的A 1 2 0 ，的含量先增加后降低，产 品中S O ，的含量先降低后升高，主要是淀粉对石英 以及明矾石的抑制作用，继续增加淀粉的用量，可 能导致地开石也受到抑制，因此在试验过程中选择 淀粉的用量为12 0 0g ／t ，此时地开石精矿的产率 为1 5 ．3 9 ％，地开石产品中A 1 2 0 ，与S 0 3 的含量分别 为2 3 ．8 4 ％、8 ．2 1 ％，经过换算可得地开石的品位为 4 0 ．4 3 ％，地开石中明矾石的含量为2 1 ．2 7 ％，地开 石中夹杂明矾石的量较多。 2 ．1 ．3 ．2H Y 用量试验 在淀粉用量为1 ．2k g ／t 时，地开石产品中明矾 石的含量较低，因此希望加入抑制剂H Y 抑制明矾 石与石英，H Y 是一种水溶性高分子聚合物，可以 选择性吸附在明矾石表面，使其亲水性增强，其用 量试验结果如表5 所示。 表5H Y 的用量对地开石浮选的影响 T a b l e5E f f e c to fH Yd o s a g eo nd i c k i t ef l o t a t i o n | ％ 从表5 可以看出，随着H Y 用量从7 0 虮增加 到1 7 5g ／t 时，地开石产品的产率逐渐增加，地开 石中A 1 2 0 ，的含量逐渐增加，而S O ，的量逐渐降低， 说明抑制剂H Y 对明矾石有一定的抑制效果，如果 继续增加H Y 的用量，对地开石、明矾石都有一定 的抑制，在抑制剂H Y 用量为1 7 5g ／t 时，浮选效 果最好。 2 ．2 明矾石浮选试验 2 ．2 ．1 矿浆p H 对明矾石浮选的影响 浮选地开石后的尾矿进行明矾石浮选工艺的研 究，经过地开石浮选后，主要是明矾石与石英的分 离，在油酸钠用量为1 2 0g ／t 时 相对于地开石浮 选原矿量 ，考察浮选矿浆p H 对浮选指标的影响， 试验结果见表6 。一 表6矿浆浓度对浮选明矾石的影响 T a b l e6E f f e c to fp Hv a l u eo nt h ea l u n i t ef l o t a t i o n ／％ 从表6 可以看出，随着p H 的升高，明矾石精 矿的产率逐渐增加，而明矾石产品中S O ，的品位逐 渐升高到1 6 ．5 0 ％，此时灿2 0 ，的含量为2 3 ．9 8 ％，由 于明矾石的等电点为p H7 ．5 左右，当p H 7 ．5 时， 明矾石的表面电性为负[ 73 ，有利于油酸钠在明矾 石表面的吸附，对明矾石的浮选有利，继续升高矿 浆的p H ，会增加地开石的含量，恶化明矾石的浮选。 2 ．2 ．2 油酸钠用量对明矾石浮选的影响 采用油酸钠作为明矾石浮选的捕收剂，其用量 试验结果见表7 。 从表7 可以看出，随着油酸钠用量的增加，明 矾石精矿产率逐渐增加，明矾石精矿中m 5 0 ，、S O ， 的含量先升高后降低，明矾石中S O ，的最高回收率 为5 8 ．5 5 ％，此时明矾石精矿中明矾石与地开石的 品位分别为5 3 ．0 8 ％、2 1 ．0 6 ％，而在油酸钠用量为 2 4 0g ／t 时，明矾石精矿中明矾石与地开石的品位 分别为5 0 ．9 6 ％、2 0 ．2 9 ％，说明油酸钠的用量多于 2 1 0s ／t 时不利于明矾石的浮选。 2 3 最佳O g r e 试验 根据上述试验确定的最佳条件，矿浆浓度为 万方数据 2 0 1 4 年第6 期陈波等紫金山尾矿回收明矾石与地开石的浮选试验研究 硒 表7油酸钠的用量对明矾石浮选的影响 T a b l e7E f f e c t o fs o d i u mo l e a t ed o s a g eo na l u n i t e f l o t a t i o n，％ m 油t 瞢酸／ g 钠．t - 1 产品名称 产率羔器 明矾石粗精矿1 0 A 7 2 4 ．4 01 5 ．7 52 1 ．8 03 6 m ⋯ 尾矿 7 5 ．3 07 ．4 l1 ．6 14 7 ．6 l2 6 ．4 7 明矾石精矿 1 1 ．0 22 5 ．2 l1 8 ．6 22 3 ．7 04 4 ．8 0 ⋯ 尾矿 7 4 ．7 57 ．1 21 ．4 24 5 ．4 42 3 ．1 8 ⋯ 明矾石粗精矿1 1 ．9 7 2 6 ．3 31 9 ．7 12 6 ．∞5 1 ．5 l 1 5 u 尾矿7 3 ．8 06 ．6 91 ．3 54 2 ．1 32 1 ．7 5 ⋯ 明矾石粗精矿1 3 ．0 9 ”．9 62 0 ．4 93 1 ．2 3 5 8 ．5 5 ⋯ 尾矿 7 2 ．6 86 ．1 81 ．1 93 7 。9 51 8 。7 8 ．．，、 明矾石粗精矿1 3 ．5 2 2 6 ．8 71 9 ．6 73 1 ．0 05 8 ．0 7 2 斗u 尾矿7 2 ．2 56 ．1 31 ．2 13 7 ．7 91 9 ．0 9 4 5 ％、淀粉1 ．2k g ／t 、H Y1 7 5s ／t 、十八胺3 8 小、 明矾石浮选矿浆p H7 ．5 、油酸钠2 1 0g ／t 进行最佳条 件试验，试验流程如图1 所示，试验结果见表8 。 表8 T a b l e8 地开石、明矾石开路浮选试验结果 R e s u l t so fo p e nc i r c u i tt e s to fd i c k i t e a n dalunite|％ 在地开石、明矾石浮选最佳工艺条件下，进行 地开石、明矾石一次精选试验，所得的地开石精矿 中A 1 2 0 。的含量为2 6 ．6 7 ％，明矾石精矿中S 0 3 的含 量为2 2 ．5 9 ％，此时地开石精矿中地开石品位为 5 1 ．0 9 ％、含有明矾石1 7 ．8 0 ％，明矾石精矿中明矾 石品位5 8 ．5 2 ％、含地开石1 9 ．3 7 ％。 3 结论 1 矿石性质分析表明紫金山铜硫尾矿主要矿 物为明矾石、地开石、石英，共生关系较复杂，不 利于其分选，除明矾石外，其它的硫酸盐矿物比铰少， 可以近似用S O ，的含量计算矿石中明矾石的品位。 2 研究表明，在弱酸条件下可以加入十八胺 浮选地开石，但是必须采用分段加药的方式，减少 地开石中明矾石的含量，解决一次加入药剂浮选泡 明矾石精矿明矾石尾矿 图l 地开石、明矾石浮选流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fd i c k i t ea n da l u n i t e 沫黏的问题。 3 本研究采用弱酸优先浮选工艺进行地开石 与明矾石的分离，在最佳工艺条件下可以得到地开 石品位为5 1 ．0 9 ％、含有明矾石1 7 ．8 0 ％的精矿，地 开石的回收率为3 4 ．8 8 ％，以及明矾石品位5 8 ．5 2 ％、 含地开石1 9 ．3 7 ％、回收率为5 6 ．8 2 ％的明矾石精 矿，地开石、明矾石达到国家工业利用二级标准， 可以用来提取钾及氧化铝。 参考文献 [ 1 ] 王翠芝，祁进平，兰荣贵．紫金山金铜矿明矾石的化学成 分特征及其综合开发利用[ J ] ．中国矿业，2 0 1 3 ，2 2 3 7 6 - 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